南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工质量控制要点资讯类型：业界动态加入时间：2009年11月9日16:56南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工质量控制要点孟钢1,叶建良2,徐国亮1(1.中铁大桥局第二工程有限公司南京市210015;2.中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司武汉市430050)摘要:从工程实践出发,通过对南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工的经验总结,研究和探讨混凝土斜拉桥主梁挂篮悬浇的施工技术和质量控制要点,以便同行在同类桥型施工中参考。关键词:倒梯形展翅箱梁;后支点挂篮;悬臂施工;线形控制1工程概况南通市城闸大桥主桥为142m+110m+2×45m独塔中央索面预应力混凝土斜拉桥,塔、墩和梁固结。主塔设于分水岛上,南侧水道设2个桥墩,主桥两端边墩设于河岸上。斜拉索为扇形布置,每侧19对,共76根索,桥跨布置见图1所示。主梁为倒梯形展翅箱梁,单箱五室结构,梁顶全宽34m,底宽14m,悬臂板长4.25m,桥面设双向1.5%的横坡,主梁高3.0m,在中央索区段主梁顶加厚12cm。梁上索距为6.2m。有索区主梁标准断面尺寸为:顶板厚24cm,底板厚30cm,竖腹板厚35cm和25cm,斜腹板厚24cm,横隔墙厚50cm,每6.2m设一道(一个索距)。主梁标准断面见图2所示。主梁0~2号块为支架现浇,3号块开始挂篮悬臂施工。由于主梁截面宽度较大,再加上单箱五室,结构较为复杂,因此挂篮悬臂施工有一定的难度。施工技术难点主要有:(1)主梁截面宽度较大(宽34m),一个浇注节段长(长6.2m),一次性浇注方量大(约400t),这对挂篮的设计提出了很高的要求;(2)单箱五室结构,一次性浇注,所有内模必须通过横隔墙上的狭小人孔进出,因此内模必须被分成小块,致使现场工作量很大;(3)斜腹板长6.22m,厚度只有24cm,除有上下两层钢筋外,斜腹板中央还设了3根预应力粗钢筋,其混凝土下料和振捣难度相当大。2悬臂施工前准备阶段的质量控制2.1挂篮设计采用悬臂浇注施工必须配备挂篮,目前常用的挂篮形式有:利用斜拉索作前支点的牵索式挂篮和无平衡重的后支点挂篮。本桥为独塔中央索面预应力混凝土斜拉桥,根据主梁的特点,对挂篮进行了专门的设计,采用后支点挂篮。它主要包括:主桁系统、锚吊系统、底篮系统、内模系统、行走系统5部分组成。具体构造见图3所示。挂篮结构设计合理与否,是悬臂施工成败的关键所在。设计的要点如下。(1)挂篮总重。规范规定:挂篮总重控制在设计限重之内。本桥施工图要求主梁悬浇用挂篮应具有足够的强度与刚度,一副挂篮重量(含模架)不宜超过140t。但研制成功的满足本桥施工的挂篮自身及模板重150.74t,挂篮重量大于设计要求。为此,请设计单位对挂篮自身受力、挂篮前后支点反力对结构受力的影响,以及桥梁结构在挂篮满载作用下的受力,重新进行了详细的空间实体有限元分析,并根据计算结果,对局部主梁预应力布置进行了调整。(2)挂篮质量与梁段混凝土的质量比值。规范规定:挂篮质量与梁段混凝土的质量比值宜控制在0.3~0.5之间。本桥挂篮总重量150.74t,标准节段混凝土重量为400.4t,荷重比为0.376。(3)施工时锚固系统的安全系数。规范规定:施工时挂篮的自锚固系统的安全系数不小于2。本桥单片主桁在混凝土浇注时需要提供的锚固力为80t,每片主桁由4根32精轧螺纹钢筋通过扁担梁后锚,故锚固安全系数为:K=4×60.3t/80t=3>2。(4)行走时的抗倾覆安全系数。规范规定:挂篮行走时的抗倾覆安全系数不小于2。本挂篮底篮系统总重量为82t,按照1.2的不均匀扩大系数,则总重量为98.4t。行走时主要靠后横梁C形钩及前吊杆来承担。以C形钩为支点求得前吊杆承担的力F=49.2t,由4片主桁分别承担,每片主桁前吊点受力F′=F/4=12.3t,由此产生的倾覆力矩主要靠后锚点小车来抵抗。小车销轴直径为50mm,面积为=1963mm2。销轴采用40Cr,[τ]=125MPa,两面受剪,故能承担的剪力Q=49.1t。抗倾覆力矩安全系数K=49.1/12.3=4>2。2.2挂篮试验为验证挂篮各构件的受力特性、整体刚度及稳定性,确保挂篮施工安全,并为施工控制提供实测参数,规范规定:挂篮拼装完毕后,必须对挂篮进行荷载试验。试验分两期进行。(1)前期挂篮主桁试拼及承载力模拟试验。为了检验挂篮主桁的承载能力是否能达到设计要求,特设计如下模拟试验:组拼两片三角主桁,相对放置。在主桁前后节点板分别通过扁担梁、4根32精轧螺纹钢筋锚固,然后在主桁中央节点的滑船处,采用250t千斤顶进行分级顶推,见图4所示。为了确保试验数据的准确性,试验之前需对千斤顶进行标定。本试验最大顶推荷载为160t,分级加载,试验结果见表1。由表1试验数据可以得出,前吊点与中支点最大相对变形量为(44-12)/2=16mm